【研究報告】（自然科学部門）

甘味受容体に対する光アフィニティーラベルによるケミカルバイオロジー研究

橋本

北海道大学大学院農学研究院
緒言

誠准教授

いたスクロース誘導体の構造決定を目指した。

長年にわたり人類は数多くの味覚を示す物質を発見しスクロースを 1.2 等量 CBr4 と 2.4 等量 Ph3P、60℃で 1.5てきたが、その作用機序を完璧に明らかにした例はほと時間処理し、モノブロモ化物が最大になる条件で反応さんど知られておらず、実験からもたらされた多くの実験せた。この段階での精製は非常に困難であり、反応系全結果を基に経験則的な観点から予想が立てられている。

体をアセチル化に供した。ここで得られたモノハロゲンこれらを構造–活性相関を代表するような、化学的観点化アセチルスクロース反応系は、シリカゲルクロマトグであるケミカルバイオロジー的研究はこれまであまり行ラフィーで通常分離に使われる酢酸エチルや塩化メチレわれてこなかった。今回の助成において、甘味化合物とンなどの有機溶媒では分離能が極端に低く、エーテルを知られているスクロースならびにサッカリンに関してケ用いないと分離できないことが明らかとなった。分離でミカルバイオロジー的な観点から研究を行った。

きた化合物は 6 位および 6′位がモノブロモ化された化合物であり、1H-NMR で CH2Br の CH2 プロトンが 3.5 ppm

実験方法・結果

付近に 6 位が 2 つのダブルダブレット、6 ′ 位がダブレッ

ハロゲン化スクロース誘導体体合成とその構造決定

トで観測された。これまでこの領域のシグナルはマルチスクラロースに代表されるハロゲン化スクロース誘導プレットで表されることがほとんどであり、6、6 ′ 位モ体は、複数の糖水酸基（スクロース 4、1′、6′位をハロゲノブロモ化の混合物であったことが示唆された。さらにンに置き換えた構造を取ることにより、その甘味活性を確認のため、1 ′ 位をブロモ化した化合物を別途合成し、増強することが知られている。各々ハロゲン化置換に関

CH2Br の CH2 プロトンが 2 つのダブレットで観測されるする甘味に対する影響は有機合成で調製したモノハロゲことを明らかとした（図 1）。これら生成した 6、1′、6′位ン化スクロース誘導体が使用されてきた。例えば 6′位モモ ノ ブ ロ モ ア セ チ ル ス ク ロ ー ス を 脱 保 護 し た 所、ノハロゲン化反応の一つとして CBr4 と Ph3P による位置1選択的 Appel 反応が知られている。この反応のスクロー

く、詳細な解析の重要性が明らかとなった。この反応の1）スへの応用は 1970 年代に初めて報告され、6 位選択的際同時に生成するジブロモアセチルスクロースの NMRと報告されているものもあれば、6′位選択的2）と報告さは、モノブロモ体の特徴をそのまま反映していた。同様れているものも混在している。これら反応性の不統一性な傾向はモノクロロ化体でも認められ、スクロースの位は当時の構造解析技術では旋光度に立脚した解析が主で置選択的ハロゲン化反応の構造決定には最新の注意が必あり、混合物状態であってもそれを認識することは難し

要であることを明らかとした3）。

1.

H-NMR 上でほとんど差は見られず区別することが難し

く、現在主流となっている核磁気共鳴（NMR）を利用
2.

した解析はほとんど行われずに今に至っている。これは光アフィニティーラベル用サッカリン誘導体の合成

一度学術論文に記載された化合物群はその構造が正しい

人工甘味料であるサッカリンは古くから使用されてものとして扱われることから、その訂正を行う為には労きたが、その作用機序は明らかにされていない。筆者は力が必要になることが一因としてあげられる。筆者らはこの問題に光アフィニティーラベル法4）を適用すること論文に従い単一化合物を与える反応条件において実際はを立案した。この手法は、生理活性物質の構造中に光複雑な位置異性体の混合物を与えることを見出し、それ照射により反応性の高い活性分子種を発生する光反応性

ら異性体の網羅的な解析を行うことでこれまで混迷して基を導入することで、標的生体高分子と複合体形成後
1

橋

図1本誠

スクロース位置選択的ハロゲン化i）CX4（1.5 等量、X＝Br, Cl）, Ph3P（2.4 等量）, pyridine, 60℃, 1.5 h, ii）acetic anhydride, pyridine, room temperature, 8 h, yield 5–13％.

図2

図3

光アフィニティーラベルの概念図

サッカリン（6）とその光アフィニティーラベル用試薬（7, 8）

図4

サッカリン誘導体 7, 8 の合成, 80℃, 12 h, 98–99％, ii）a）ClSO3H, −i）a）NH2OH・HCl, pyridine, 70℃, 3 h, 95–99％, b）TsCl, pyridine, reﬂux, 3 h, 97％, c）NH（l）
320℃, 1 h, then rt, 4 h, b）tBuNH2, CH2Cl2, 0℃, 2 h, then rt, 22 h, c）H5IO6, CrO3, Ac2O, CH3CN, rt, 48 h, 28–33％, iii）CF3COOH,
reﬂux, 24 h, 54–57%.

（図 2A）光照射することで反応活性種を発生させ（図ンアミド化（11）、脱保護によりジアジリン部に目的とす2B）、近傍の生体高分子と共有結合を形成する。それをるサッカリン誘導体（7, 8）へ変換することに成功した6）

酵素消化等で断片化し（図 2C）、生理活性物質結合部位（図 4）。
現在、合成した化合物 7, 8 の甘味活性測定を検討中でを同定することが可能な手法である。
光反応性基としては、合成が難しいものの、光アフィある。

ニティーラベル試薬として求められる性質を一番よく満考

たす、トリフルオロメチルジアジリンを選択した。サッカリン 6 の構造より、光反応性基の導入は 6 位、5 位とし察
味覚は万人が感じるものであるため、古くから積極的た化合物 7、8 をデザインした（図 3）。に研究が行われてきたが、味覚物質の検討は最初に報告

トリフルオロアセトフェノン誘導体（9）を最近報告しされた論文に従った構造により展開されてきた。極性官5）た短行程合成法 によりジアジリン（10）とし、スルフォ能基である水酸基が分子内に多数ある糖鎖等の構造決定
2甘味受容体に対する光アフィニティーラベルによるケミカルバイオロジー研究

は 1970 年代の分析手法では分解能等の問題から限界が雲記念財団ならびに選考に携わっていただいた諸先生方あったと考えられる。今回明らかとなったアセチル保護に心より深謝申し上げます。

モノハロスクロース群の構造解析により、確かな構造に文立脚した研究が重要であることを示唆している。また人工甘味料サッカリンの光アフィニティーラベル試薬合成

1） B. Castro, et al.:2） M. M. Andrade, et al.:
2007.
3） Z. P. Tachrim, et al.:4） M. Hashimoto, et al.:2008.
5） L. Wang, et al.:
6） L. Wang, et al.:を世界で初めて達成し、甘味受容体の機能解析への道を開くことに成功した。
謝献

辞本研究課題を遂行するにあたり、公益財団法人三島海3, 36, 412–419, 1974.
, 3655–3668,, 1, 58–62, 2016.
, 2513–2523,, 17, 616–619, 2015.
, 3129–3134, 2015.